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Funkwetter & Weltraumwetter

Weltraumwetter beschreibt analog zu unserem irdischen Wetter Veränderungen der interplanetaren und interstellaren Materie, der Strahlung und der Magnetfelder. Das Weltraumwetter wird hauptsächlich von der Sonne bestimmt. Zwar spielt hier die kosmische Strahlung aus anderen Bereichen des Weltalls ebenfalls eine wichtige Rolle, wichtiger jedoch ist für uns die Aktivität der Sonne. Wie auch das Wetter auf der Erde, so sind wir auch Einflüssen des Weltraumwetters ausgesetzt.

Sonnenflares

Als Sonnenflares werden Explosionen in der Korona, der extrem heißen, äußeren Sonnenatmosphäre bezeichnet. Diese Explosionen entstehen, wenn sich Magnetfeldlinien mit entgegengesetzter Magnetfeldrichtung annähern. Treffen diese Felder aufeinander, verschmelzen sie und bilden so neue Magnetfelder. Dadurch kommt es zu Energieunterschieden, die sich in heftigen Explosionen entladen. Diese Explosionen sorgen wiederum dafür, dass geladene Teilchen (Protonen und Elektronen) beschleunigt werden.

Treffen dieses Teilchen dann auf die unteren Schichten der Sonnenatmosphäre regen sie Gasteilchen zum Leuchten an und es kommt zu so genannten Sonnenflares. Bei einem solchen Strahlungsausbruch, der wenige Minuten bis hin zu einigen Stunden dauern kann, werden Energiemengen frei, die die normale Leistung der Sonne im Röntgen- und im harten UV-Bereich um das 100 fache übertreffen können.

GOES - Sonnenflares

Sonnenflares werden logarithmisch nach ihrer Röntgenstrahlungsenergie (X Ray – Flux) in den Klassen A, B, C, M und X unterteilt. Jeder dieser Klassen wird mit einem zwischen 1.0 und 9.9 festgelegt. Erreicht der Wert 10.0 wird er der nächst höheren Klasse zugeordnet. In der höchsten Klasse X sind auch Werte größer 10 möglich. Die Einteilung ergibt sich aus dem Fluss der Röntgenstrahlung, die von der Sonne ausgeht. Die Intensität der Röntgenstrahlung wird in Watt pro Quadratmeter gemessen. Grafisch dargestellt werden diese Daten üblicherweise im GOES Flare Monitor, mit dessen Hilfe Sonneneruptionen beobachtet und erkannt werden. A und B Klasse Flares werden als sehr gering eingestuft, C Klasse Flares noch als gering. M-Klasse Flares gelten als mäßig bis stark und X-Klasse Flares werden als stark bis extrem stark eingestuft.

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Es ist bekannt, dass es nach starken Sonnenflares in Richtung  der Erde zu Ausfällen von Kurzwellenlangstreckenverbindungen kommen kann. Diese Ausfälle können von einigen, wenigen Minuten bis hin zu etlichen Stunden dauern. Die ausgesandte Röntgenstrahlung führt zu einer verstärkten Ionisation der niedrigen D-Schicht. Diese verstärkte Ionisation der D-Schicht bewirkt eine starke Absorption der Kurzwellen auf dem Wege zu den höheren Schichten (E, F1, F2) bis hin zur Totaldämpfung. Niedrigere Frequenzen sind davon stärker betroffen als höhere.

GOES - Sonnenflares

Sonnenaktivität

Veränderliche Eigenschaften der Sonne, insbesondere in Verbindung mit Turbulenzen ihrer extrem heißen Gase und Änderungen der Magnetfelder werden als Sonnenaktivität bezeichnet. Die Veränderungen können dabei zyklischer und ebenso unregelmäßiger Art sein. Ein Indikator für Sonnenaktivität ist auch die wechselnde Häufigkeit sowie die Anzahl und Größe von so genannten Sonnenflecken, dunkle Stellen auf der Sonnenoberfläche, die auf Grund von niedrigerer Temperaturen weniger sichtbares Licht abstrahlen. Die Häufigkeit von Sonnenflecken unterliegt einem periodischen Zyklus von ca. elf Jahren.

Sonnenaktivität

Kp – Index

Der Kp Index ist eine planetarische Kennziffer, sie beschreibt die geomagnetische Aktivität eines Planeten. Genauer wird der Kp-Index als eine Kennzahl definiert, die die Teilchenstrahlung der Sonne, ausgelöst durch Sonnenaktivitäten und -eruptionen und ihre Auswirkung auf das Erdmagnetfeld beschreibt. Der Wert reicht von null bis neun. Dieser Wert wird weltweit von dreizehn Observatorien bestimmt. Liegt der Kp – Index im Bereich zwischen null und drei, werden die Werte als grüner Bereich definiert, es gibt kaum Einflüsse auf das Erdmagnetfeld. Der Kp-Index vier definiert den gelben Bereich mit geringen Einflüssen. Der Bereich zwischen fünf und neun wird rot markiert. Hier kann es durch verstärkte geomagnetische Aktivitäten zu  Auswirkungen auf unsere moderne Technik kommen und zum Beispiel zu Störungen des Funkverkehrs, Satellitenausfällen oder im Extremfall sogar zu Stromausfällen führen. Ursächlich sind höhere Kp-Indexe, verursacht durch Sonnenwinde, die mit dem Magnetfeld der Erde wechselwirken, beispielsweise auch für das Auftreten von Polarlichtern.

Kp Index

Funkwetter

Die Sonnenaktivität nimmt auch direkten Einfluss auf die Ausbreitung von Funkwellen im Bereich der Kurzwellenfrequenzen auf der Erde. Kurzwellen, also Frequenzen im Bereich von drei bis dreißig MHz, breiten sich über die Bodenwelle und die Raumwelle aus. Die Bodenwelle, wie der Name es bereits vermuten lässt, breitet sich entlang der Erdoberfläche aus. Die Raumwelle hingegen verlässt die Erdoberfläche in Richtung der Ionosphäre und wird dort reflektiert. So können Kurzwellensignale um den gesamten Erdball wandern. Dabei hängt die Ausbreitung nicht nur von Frequenz, Tages- und Jahreszeit ab, sondern, wer hätte es gedacht, auch vom Sonnenfleckenzyklus. So bedeutet ein hohes Maß an Sonnenaktivität einhergehend mit einem Maximum im Sonnenfleckenzyklus beste Bedingungen für Funkamateure  bei Fernverbindungen auf den Kurzwellenbändern.

Besonders interessant ist hierbei für die Freunde von Fernfunkverbindungen auf der Kurzwelle der SF I – Wert, der so genannte Solare Flux Index, der ebenfalls einen Wert für die Aktivität der Sonne angibt. Hierbei wird die Energie der von der Sonne ausgesandten Radiostrahlung mit der Wellenlänge von 10.7 cm, entsprechend einer Frequenz von ca. 2.8 GHz, gemessen und in Flux Einheiten sfu umgerechnet. Dieser Radiofluxindex ist proportional zur Sonnenaktivität. Je höher dieser Indexwert, umso besser sind die reflektierenden Eigenschaften der Ionosphäre.